TINJAUAN PUSTAKA
II.4 Microwaved Assisted Extraction (MAE)
Ekstraksi merupakan langkah yang terpenting dalam analisa kualitatif dan kuantitaid dari produk herbal. Soxhlet adalah metode ekstraksi yang paling banyak digunakan, namun sohlet memeiliki kekurangan, yaitu memerlukan waktu yang panjang (8, 16, 24 jam atau lebih) sehingga memerlukan energi panas yang berlebihan. Sehingga diperlukan teknik ekstraksi baru yaitu metode yang lebih optimal, memiliki waktu ekstraksi yang diperpendek dan dapat mengurangi penggunaan pelarut organik sehingga mencegah polusi di laboratorium dan dapat mengurangi biaya persiapan sampel.
16
Gambar II.3 Skema prinsip pemanasan dari ekstraksi secara konvensional dan radiasi dari gelombang microwave pada metode
MAE (microwaved-assisted extraction)
MAE merupakan ekstraksi yang memanfaatkan radiasi gelombang mikro untuk mempercepat ekstraksi selektif melalui pemanasan pelarut secara cepat dan efisien (Jain et al., 2009). Menurut beberapa hasil penelitian, MAE meningkatkan efisiensi dan efektifitas ekstraksi bahan aktif berbagai jenis rempah-rempah, tanaman herbal dan buah-buahan (Calinescu et al., 2001). Gelombang mikro mengurangi aktivitas enzimatis yang merusak senyawa target (Sales et al., 2010).
Microwaves merupakan gelombang elektromagnetik tak terionkan dengan frekuensi antara 300 MHz – 300 GHz dan berada di antara sinar-X dan sinar infra merah dalam spektrum elektromagnetik. Kapasitas panas dari radiasi gelombang mikro sebanding dengan properti dielektrik dari bahan dan sebaran muatan elektromagnetik (Santos, 2011). Mekanisme dasar pemanasan microwave melibatkan pengadukan molekul polar atau ion yang berisolasi karena pengaruh medan listrik dan magnet yang disebut polarisasi dipolar. Dengan adanya medan yang berisolaso, partikel akan beradaptasi dimana gerakan partikel tersebut dibatasi oleh gaya interaksi antar partikel dan tahanan listrik. Akibatnya partikel tersebut menghasilkan gerakan acak yang menghasilkan panas.
17
Panas radiasi gelombang mikro memanaskan dan menguapkan air sel bahan. Tekanan pada dinding sel meningkat, akibatnya sel mengalami pengembangan (swelling). Tekanan mendorong dinding sel dari dalam, meregangkan dan memecahkan sel tersebut. Rusaknya matrik bahan mempermudah senyawa target keluar dan terekstraksi (Jain et al., 2009). Ada beberapa hal, yang memungkinkan ekstraksi bahan kering dengan MAE karena masih terdapat beberapa sel bahan yang mengandung air (moisture) dalam jumlah sangta kecil. Perusakan sel semakin efektif dengan penggunaan pelarut bernilai faktor disipasi tinggi. Namun, penggunaan suhu tinggi tidak aplikatif untuk senyawa target termolabil. Untuk melindungi senyawa tersebut yang tidak stabil pada panas, digunakan pelarut transparan terhadap gelombang mikro seperti heksana dan klorofom (Mandal et al., 2007).
Suhu tinggi radiasi gelombang mikro menghidrolisis ikatan eter pada konstituen dinding sel tanaman yaitu selulosa. Dalam wakti yang singkat selulosa berubah menjadi fraksi terlarut. Suhu tinggi pada dinding sel bahan juga meningkatkan dehidrasi selulosa dan meurunkan kekuatan mekanis selulosa. Akibatnya, pelarut lebih mudah mengakses senyawa target dalam sel. Dalam kasus kerusakan sel akibat berbagai metode ekstraksi terhadap tembakau, metode MAE menunjukan tingkat kerusakan sel yang lebih tinggi dibanding metode ekstraksi refluksasi panas (heat-reflux) akibat kenaikan suhu dan tekanan dalam sel secara signiikan. Perpindahan ion terlarut akibat radiasi gelombang mikro memudahkan penetrasi pelarut ke matriks bahan. Hal tersebut menyebabkan panas terlokalisir. Akibatnya terjadi pengembangan volume dan perusakan terhadap sel.
Kelebihan MAE adalah waktu esktraksi dan kebutuhan pelarut yang relatif rendah dibanding ekstraksi konvensional (Mandal et al., 2007). Hal ini dikarenakan adanya gelombang elektromagnetik yang bisa menembus bahan dan mengeksitasi molekul-molekul bahan secara merata. Gelombang pada frekuensi 2500MHz (2,5GHz) ini diserap oleh bahan. Saat diserap, atom-atom akan tereksitasi dan menghasilkan panas. Proses ini tidak
18
membutuhkan konduksi panas seperti pada oven biasa. Maka dari itu, prosesnya dilakukan sangat cepat. Disamping itu, gelombang mikro pada frekuensi ini diserap oleh bahan gelas, keramik dan sebagian jenis plastik. Dan adapula beberapa jenis bahan dapat diekstrak secara simultan dan menghasilkan hasil rendemen menyerupai performa SFE (Supercrticial Fluid Extravtion). Sebaliknya, diperlukan kondisi ekstraksi yang tepat dalam menggunakan pelarut mudah terbakar ataupun ekstrak bersenyawa termolabil dalam pelarut berfaktor disipasi tinggi (Salas et al., 2010).
Tabel II.4 Perbandingan ekstraksi soxhletasi, UAE, MAE dan SFE
Parameter Soxhletasi UAE MAE SFE
Berat bahan (gram) 5-10 5-30 0,5-1 1-10 Volume pelarut (ml) >300 300 10-20 5-25
Suhu (oC) Titik didih Ruang 40, 70, 100
50, 200
Waktu 1 jam 30 menit 30-45
menit 30-60 menit Tekanan (atm) Ruang Ruang 1-5 150-650 Konsumsi energi relatif 1 0,05 0,05 0,25 Jain et al. (2009) II.5 Studi Hasil Penelitian Sebelumnya (State of the Art)
1. Jurnal : “ Biodiesel from mixed culture algae via a wet lipid extraction prodecuer”
Dalam penelitian tersebut dijelaskan tentang optimasi ekstraksi minyak mikroalga menggunakan prosedur ekstraksi yang akan menghasilkan lipid. Dalam melakukan ekstraksi pada penelitian ini
19
menggunakan solvent asam sulfat, natrium hidroksida dan n-heksana, dengan menggunakan panas sebesar 90oC selama 30 menit, kemudian menggunakan centrifuge untuk memisahkan endapan dan supernatantnya. Pada penelitian terebut, menggunakan centrifuge selain untuk memisahkan endapan dan supernatantnya, juga bisa untuk menghilangkan atau memisahkan kandungan klorofil yang terdapat mikroalga. Dimana kandungan klorofil tersebut menyatu dengan endapan. Maka lipid yang didapat tidak mengandung klorofil.
2. Jurnal : “Ekstraksi Pektin Kulit Jeruk Bali Dengan Microwaved-Assisted Extraction dan Aplikasinya Sebagai Edible Film”
Penelitian ini dilakukan untuk mengekstraksi pektin kulit jeruk bali dengan Microwaved-Assisted Extraction. Dalam penelitian tersebut dilakukan pengektrasian pektin dengan kulit jeruk bali yang mengandung pektin ±26,7% yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan edible film. Teknologi Microwaved-Assisted Extraction (MAE) merupajan teknik untuk mengekstraksi bahan-bahan terlarut didalam bahan tanaman dengan bantuan energi gelombang mikro. Ekstraksi dilakukan dengan variasi daya dan waktu ekstraksi. Teknologi Microwave Assisted Extraction (MAE) merupakan teknik untuk mengekstraksi bahan-bahan terlarut di dalam bahan tanaman dengan bantuan energi gelombang mikro. Teknologi tersebut cocok bagi pengambilan senyawa yang bersifat termolabil karena memiliki kontrol terhadap temperatur yang lebih baik dibandingkan proses pemanasan konvensional. Selain kontrol suhu yang lebih baik, MAE juga memiliki beberapa kelebihan lain, diantaranya adalah waktu ekstraksi yang lebih singkat, konsumsi energi dan solven yang lebih sedikit, yield yang lebih tinggi, akurasi dan presisi yang lebih tinggi, dan setting peralatan yang menggabungkan fitur sohklet dan kelebihan dari MAE
20